手のひら･足のうらで発現が高いWnt 阻害剤・Dickkopf １がアンチ（抗しわ、美白、色素再生、毛髪再生、除毛、皮膚再生）に及ぼす影響
エイジング
名古屋市立大学大学院医学研究科

山 口

加齢・環境皮膚科学

裕 史

Palmoplantar skin, which stands for palms of the hands and soles of the feet, is generally hypo-pigmented comparedwith non-palmoplantar skin on the rest of the body. We have been hypothesizing that palmoplantar skin phenotype derives
from the dermal fibroblasts, which influence overlying epithelium. We have proved that cultured fibroblasts derived frompalmoplantar skin express higher levels of dickkopf1 (DKK1), which is an inhibitor of Wnt signalling, than those derived
from non-palmoplantar skin at the RNA level measured by RT-PCR and at the protein level by Western blotting andimmunocytochemistry. We also proved that DKK1 suppresses melanocyte growth and differentiation through the Wnt/b-catenin/MITF pathway. DKK1 also suppresses melanin uptake by epidermal keratinocytes via PAR2, which explains
why DKK1 causes hypo-pigmentation in three dimensional skin equivalents. Additionally, DKK1 increases the growth ofkeratinocytes via the induction of aKLEIP and keratin 9. Male type baldness is associated with higher DKK1 expression
levels. In this study, we evaluated the expression patterns of DKK1 between palmoplantar skin and non-palmoplantar skinin vivo. Western blotting and immunohistochemistry indicate that the expression of DKK1 is upregulated in palmoplantar
skin compared with non-palmoplantar skin in vivo. We conclude that the expression of DKK1 is upregulated in vivo, thus
maintaining the homeostasis of palmoplantar skin, which is non-hair bearing, thick and hypopigmented skin. Further studies
will focus on the effect of DKK1 on anti-aging.

１．緒い、毛の密度が違う。分厚い皮膚を移植すれば、その元の言場所の皮膚の性質をそのまま移すことになる。周辺の組織皮膚科専門医にとって、掌蹠（手掌・足底）にできた皮との違和感を患者さん本人やそのご家族が非常に気にして膚欠損の治療には難渋し、問題となることがある。掌蹠いる現状を目の当たりにした。しかも前述のように、掌蹠皮膚は全体の約 5％しかない特殊な皮膚であるからである。にやけどなどで皮膚欠損が生じ、掌蹠以外の皮膚で植皮さ掌蹠はなぜ分厚いか・色が白いか・毛がないかを疑問に思れた場合、活発なお子さんであれば特に、皮膚潰瘍やそれったことはないだろうか？掌蹠の皮膚は分厚い、つまり外に伴う痛みの原因となることがある。一人の医者として何的刺激に強いという特徴があり、他の部位の皮膚を用いてとか良い治療法を開発したいと考え悩んだ。

再建すると多くの点で不都合が生じる。他部位の皮膚を用そこで立てた仮説は、「皮膚が場所により違う（頭部にいて再建された場合、新たな皮膚欠損が痛みを伴い出現すは毛があり、掌蹠にはない）のは、真皮線維芽細胞というることも多い。高齢化社会で静脈性・動脈性の変化による間葉系由来細胞が、最外層に存在する上皮系成分（表皮細皮膚欠損がおきることが近年脚光を浴びている。特に糖尿胞やメラノサイト）に影響を及ぼすから」というものであ病が原因の皮膚の障害は足先や指先から始まることが多い。

った。この仮説自体は胎生期にはある程度認められている

なぜ掌蹠は特殊な皮膚を構築しているかを我々が行ってきものの、胎生期以後では一般的な概念ではなかった。
先ずはこの仮説を証明するために、同一個体から掌蹠真た研究を中心に述べ、本研究助成を得た成果を報告する。

皮線維芽細胞と大腿部などの掌蹠以外の線維芽細胞とを培

１. 1

なぜ掌蹠は分厚いのか？

養した。別個体の掌蹠以外の表皮細胞（およびコントロー皮膚を移植する植皮は以前より、分厚ければ分厚いほどルとして掌蹠由来表皮細胞）を用意した。掌蹠表皮細胞に機能的にも見た目にも良いとされていた。私は形成外科医

はケラチン 9 という特殊なケラチンが産生されることが分を目指していた頃、大いに疑問を感じていた。皮膚には表かっていたので、掌蹠線維芽細胞と共培養した掌蹠以外の皮といわれる最外層の上皮成分と真皮といわれるその下層表皮細胞にケラチン 9 が誘導されるか調べた。ｍ RNA レの間葉成分とからなる。皮膚は場所ごとに、分厚さ、色合ベルでも SCID マウスを用いた蛋白レベルでもケラチン 91）の誘導が確認された 。

The effects of dickkopf 1（which is aninhibitor of Wnt signaling pathway and ishighly expressed in palmoplantar areas）
on anti-aging （including the regulationof pigmentation, hair follicles and skinregeneration）

を臨床応用した。つまり、掌蹠皮膚欠損創に掌蹠以外からYuji Yamaguchi
Department of Geriatric and Environmental
Dermatology, Nagoya City University
Graduate School of Medical Sciences

植皮は分厚い皮膚へと変化せず、移植された部位の性質以上の基礎データを基に、実際に患者さんに本治療概念の表皮成分のみを採取し移植し、分厚い皮膚が形成されるかを確認した（図１）。予想通り、従来の掌蹠以外由来のを得ることなく、移植される前の状態の皮膚のままであっ− 62 −

手のひら ･ 足のうらで発現が高い Wnt 阻害剤・Dickkopf １がアンチエイジング（抗しわ、美白、色素再生、毛髪再生、除毛、皮膚再生）に及ぼす影響

図1

掌蹠皮膚欠損創への植皮の比較．
（文献 2 より改変）8）た。ところが、厚さ 0.2 ミリにも満たない掌蹠以外の表皮ることも明らかとなった 。このように掌蹠の色が白いののみを移植された場合、周辺の掌蹠の組織を反映するようは真皮成分の DKK1 がその上に存在するメラノサイトにに、掌蹠の皮膚へと変化していた 。糖尿病性足潰瘍 や影響を与えて機能面で抑制しているだけでなく、表皮細胞リウマチ性潰瘍 やその他の疾患が原因の掌蹠や指端・足にも影響を与えてメラニン取り込み能をも抑制していると指の皮膚潰瘍 においてもこの治療法が非常に有効であるいうことが証明された。更に前項の話に戻るが、掌蹠が分ことが証明された。

厚い理由として、DKK1 がケラチン 9 を誘導することも証

2）

3）

4）

5）

つまり、掌蹠がなぜ分厚いかの一つの理由として、掌蹠真皮成分がその上の上皮成分に作用しているからと考えら明された。これらの一連の研究成果は総説などで詳細に解説しているので参照されたい

9, 10）。

れる。この掌蹠真皮による掌蹠皮膚の誘導は 70 歳代の成人でも起こる現象であることが分かっている。

１. ３

なぜ掌蹠は毛がないのか？

１. ２

蹠真皮線維芽細胞によるケラチン 9 の誘導に着目して、ご同じ頃 Stanford 大学の Howard Y. Chang らが我々の掌なぜ掌蹠は色が白いのか？

上記現象の科学的な根拠を解明するために、掌蹠真皮献体より 50 か所の様々な部位より皮膚（口腔粘膜や肺組織線維芽細胞と掌蹠以外の真皮線維芽細胞とを培養し cDNAも含めて）を採取し、真皮線維芽細胞から RNA を抽出しマイクロアレイを施行した。多くの遺伝子で発現レベルた。そして大規模なマイクロアレイを施行し、線維芽細胞の差があった 。中でも Wnt シグナルの阻害因子であるの部位特異性を HOX 遺伝子（胎生期の対軸形成に関与すDickkopf1（DKK1; 独語で「頭でっかち」という俗語）にる転写因子）の発現パターンの違いで部位特異性を説明し注目し機能解析した。DKK1 はメラノサイト（掌蹠以外由た。この網羅的遺伝子解析でも多くの遺伝子群に差があり、来のもの）に作用し、増殖を抑制し、メラノサイト関連蛋

Wnt シグナルは大きな注目を浴びた。Pennsylvania 大学

白の発現をも抑制した（図２）。メラノサイトに DKK1 をの Sarah E. Miller らは、遺伝子改変マウス（DKK1 を表皮作用させることで動く遺伝子群に関しても、マイクロアレ細胞に強制発現させたマウス）を用いた系にて、DKK1 をイにより網羅的解析を施行し多くの候補遺伝子を導くこと皮膚に作用させると、毛がなくなることを証明した。このができた 。また掌蹠真皮で多く発現している DKK1 は表ように掌蹠で毛がないことも DKK1 で説明される可能性

皮細胞にも影響し（図３）、メラニンの取り込みを抑制すが高い。

6）

7）− 63 −

コスメトロジー研究報告 Vol.18, 2010

図2

図3

DKK1 によるメラノサイトの増殖・分化の抑制．
（文献 6・7 より改変）

DKK1 による表皮細胞の増殖促進・メラニン取り込み能の抑制．
（文献 8 より改変）− 64 −

手のひら ･ 足のうらで発現が高い Wnt 阻害剤・Dickkopf １がアンチエイジング（抗しわ、美白、色素再生、毛髪再生、除毛、皮膚再生）に及ぼす影響

11）

２．実

れたい 。DKK1 の発現を調べた。既存の抗体がうまく機験能しないため、さまざまなエピトープを標識する家兎由来

緒言にて説明したように、DKK1 には様々な作用があるポリクローナル抗体を独自で作成した。

ことが分かってきた。DKK1 は表皮細胞に作用し、ケラチ３．結ン 9 を誘導し表皮細胞の重層化を促進している可能性があること。また表皮細胞のメラニン取り込みのための受容体

３. 1

果

Western blotting（図 4）として知られている PAR2 の発現を抑制することで、メラ成人ヒト生体においても、掌蹠由来真皮では、掌蹠以外ニン取り込みを抑制していること。メラノサイトに作用し、由来真皮と比較し、DKK1 の発現量が亢進していた。また増殖能を抑制しメラノソーム関連蛋白として知られているコントロールとして掌蹠由来表皮では、掌蹠以外由来表皮さまざまな特殊蛋白の発現を抑制していること。などであと比較し、ケラチン 9 の発現量が亢進していた。また b カる。更に DKK1 は掌蹠真皮に発現が高いことが我々の一連テニンの発現量の違いはうまく証明することができなかっの研究から知られているが、証明されたのは全て培養系（in

た。が、掌蹠由来表皮では、掌蹠以外由来表皮と比較し、vitro）であった。そこで今回、成人ヒト生体（in vivo）で

b カテニンの発現量が若干低下しているように思われた。

も同様のことが証明されるかどうかを調べた。

３. ２
２. １

Western blotting

免疫組織染色（図 5）

上記同様に同一個体の掌蹠から掌蹠外へと移行する部位

同一個体由来の成人ヒト皮膚を用いた。名古屋市立大学を中心に DKK1 の発現を解析した。対応する明視野との比

倫理審査委員会により承認された範囲内での研究を施行し較で、色素が薄い掌蹠側皮膚の表皮直下では多くの DKK1た。同一個体より掌蹠皮膚および周辺の掌蹠以外の皮膚をの発現を認めたのに対して、色素が濃い掌蹠以外の皮膚の採取した。これら皮膚は皮膚外科手術による余剰皮膚を用いた。Dispase（Sigma）を用いて表皮成分と真皮成分とに分けた。超音波破砕装置を用いて組織を裁断した。それ ぞ れ に 対 し て Proteinase Inhibitor を 添 加 し た Protein
Extraction Buffer に 溶 解 し た。8 ％ ゲ ル を 用 い て DKK1、ケラチン 9、b カテニンの発現量を調べた。

２. ２

免疫組織染色

上記同様に同一個体由来の成人ヒト皮膚を用いた。また
名古屋市立大学倫理審査委員会により承認された範囲内での研究を施行した。ヘルシンキ宣言も遵守した。同一個体より掌蹠皮膚から周辺の掌蹠以外の皮膚へ移行する部位を採取した。免疫組織染色の手技の詳細は別編などを参照さ

図5

図 4 成人ヒト生体での各種因子の発現量の掌蹠・掌蹠以外間比較

成人ヒト生体での掌蹠・移行部・掌蹠外での DKK1 発現比較

− 65 −

コスメトロジー研究報告 Vol.18, 2010

表皮直下にはあまり DKK1 の発現を認めなかった。移行部

部位がアンチエイジング、美白、脱毛に大きな効果を有す

では色素が薄い個所に DKK1 の発現が強い傾向を認めた。

るかなどの検討も将来的に可能と思われる。

４．考察謝辞

上述のように培養系だけでなく生体系でも、成人ヒトで本研究を遂行するにあたり、一部の研究費を援助して下は真皮成分の部位特異性があることが証明された。つまりさいました財団法人コスメトロジー研究振興財団に深く感掌蹠真皮では DKK1 の発現量がその他の部位由来真皮と謝申し上げます。また本研究は「部位特異的な上皮間葉系比較して多いことが示された。今後 DKK1 のアンチエイジ相互作用を通じた皮膚疾患病態解明及び再生医療に関するング（抗しわ、美白、色素再生、毛髪再生、除毛、皮膚再生）研究」（課題番号 18689028）（H18-H21）及び「部位特異的治療薬剤としての可能性を探求していきたい。

な皮膚再生医療に関する研究」（課題番号 21591440）（H22-）

老化に伴う顔の「しわ」を気にする方は比較的多い。老の二つの課題に対する文部科学省の科学研究費補助金によ化に伴い表皮が薄くなることは知られている。DKK1 を作る援助を受けています。本研究を指導して下さいました名用させて表皮を厚くすることができれば、しわ取り効果の古屋市立大学加齢・環境皮膚科学主任教授森田明理先生にあるクリーム開発につながると思われる。

感謝します。

老化に伴う顔の「しみ」（正確には肝斑・老人性色素斑）を気にする方も多い。DKK1 を作用させて皮膚色調を薄く（引用文献）することができれば、全く今までと作用機序の違う美白剤

１）Yamaguchi Y, Itami S, Tarutani M, 他 .

Regulationof keratin 9 in nonpalmoplantar keratinocytesの開発につながると思われる。
老化に伴う「皮膚潰瘍」は近年糖尿病などの生活習慣病

by palmoplantar fibroblasts through epithelial-の増加に伴い増えている。DKK1 を作用させて手のひら・

mesenchymal interactions. J Invest Dermatol 1999

足のうら型の強い皮膚を再生することができれば、新たな

Apr;112(4):483-488.
２）Yamaguchi Y, Kubo T, Tarutani M,治療法開発に直結すると思われる。

他 Epithelial-mesenchymal interactions in wounds: treatment of

老化に伴う「はげ」（男性型脱毛）を気にする方も多い。
DKK1 を拮抗的に作用させて新しい毛生え薬の開発につな

palmoplantar wounds by non-palmoplantar pureがると思われる。現実的にもマウスの研究などから DKK1

epidermal sheet grafts.

Arch Dermatol

May;137(5):621-628.

中和抗体の研究が各種他クループ（米国や韓国）でなされ

３）Yamaguchi Y, Yoshida S, Sumikawa Y,ている。

５．総2001

他 Rapidhealing of intractable diabetic foot ulcers with exposed括bones following a novel therapy of exposing bonemarrow cells and then grafting epidermal sheets. Br J

再生医療が注目される昨今、研究の主流は iPS 細胞に向Dermatol 2004 Nov;151(5):1019-1028.

かっている。が、臨床応用を考慮すると、多くの解決すべき問題点があることが窺い知れる。コスメトロジーと皮膚

４）Yamaguchi Y, Sumikawa Y, Yoshida S,

他

再生医学は密接に関連しており、最新の技術を駆使して得Prevention of amputation caused by rheumatic

られた知見は、化粧品学の進歩に直結していると思われる。

diseases following a novel therapy of exposing bone

手のひら・足のうらの皮膚に張りがあり、色素が薄く、

marrow, occlusive dressing and subsequent epidermal
grafting. Br J Dermatol 2005 Apr;152(4):664-672.

毛が存在しないことの原因解明は、アンチエイジング、美白、脱毛（あるいは毛髪再生）といった美容分野開発へと

５）Hanafusa T, Yamaguchi Y, Katayama I.

Intractable

つながる可能性がある。実際、手のひら・足のうらの真皮

wounds caused by arteriosclerosis obliterans with end-

線維芽細胞とその上皮系細胞との相互作用を解剖学的に別stage renal disease treated by aggressive debridementの個所の相互作用と比較したところ、DKK1 という物質がand epidermal grafting. J Am Acad Dermatol 2007
Aug;57(2):322-326.

手のひら・足のうらの真皮でより多く存在することが培養系で証明された。更に今回の研究成果として、生体におい６）Yamaguchi Y, Itami S, Watabe H, 他 Mesenchymal-ても DKK1 を手のひら・足のうらは他部位と比較し多く分

epithelial interactions in the skin: high expression

泌していることが証明された。

of dickkopf1 by palmoplantar fibroblasts results indecreased melanocyte function.

我々の研究グループだけでなく、他の研究者からの報告

2004

Apr;165(2):275-285.

も総合すると、今後薬剤としての DKK1 の開発に期待がもたれる。様々な抗原を認識する抗体を作成したので、どのJ Cell Biol７）Yamaguchi Y, Passeron T, Watabe H,− 66 −他The手のひら ･ 足のうらで発現が高い Wnt 阻害剤・Dickkopf １がアンチエイジング（抗しわ、美白、色素再生、毛髪再生、除毛、皮膚再生）に及ぼす影響

effects of dickkopf 1 (DKK1) on gene expression andSep;282(38):27557-27561.

Wnt signaling by melanocytes: mechanisms underlying10）Yamaguchi Y, Hearing VJ. Physiological factors

its suppression of melanocyte function and proliferation.

that regulate skin pigmentation. Biofactors 2009 Mar-J Invest Dermatol

Apr;35(2):193-199.

2007 May;127(5):1217-1225.
Dickkopf11）Yamaguchi Y, Takahashi K, Zmudzka BZ, 他 . Human

1 (DKK1) regulates skin pigmentation and thickness byskin responses to UV radiation: pigment in the upper

affecting Wnt/beta-catenin signaling in keratinocytes.

epidermis protects against DNA damage in the lower

８）Yamaguchi Y, Passeron T, Hoashi T, 他 .

epidermis and facilitates apoptosis. FASEB J 2006

FASEB J 2008 Apr;22(4):1009-1020.
９）Yamaguchi Y, Brenner M, Hearing VJ.
regulation of skin pigmentation.

J Biol ChemTheJul;20(9):1486-1488.

2007− 67 −